磁共振成像在前列腺癌早期篩查中的應(yīng)用價值

張亞飛 黃冉冉 張國偉

1.濱州醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，山東 煙臺 264003； 2.煙臺市煙臺山醫(yī)院影像科，山東 煙臺 264003

前列腺癌（prostate cancer， PCa）是老年男性泌尿生殖系統(tǒng)常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率位列男性惡性腫瘤第2位［1］；因其癥狀隱蔽，早期病灶不易被發(fā)現(xiàn)。近年來，PCa有年輕化的趨勢，且年輕PCa患者預(yù)后比老年患者更差［2］。老年男性患者因前列腺增生較為普遍，PCa與前列腺增生的臨床表現(xiàn)相似，往往被患者、臨床醫(yī)生疏漏，確診時常為PCa晚期，多伴有其他部位轉(zhuǎn)移。目前我國PCa篩查不僅參與率低，且確診患者五年生存率較西方國家也有極大差距［2］。PCa的早期篩查對于具有臨床診治意義的早期PCa患者尤為重要，可早診早治、改善預(yù)后、提高生活質(zhì)量、顯著降低死亡率。

PCa的早期篩查方法眾多，隨著磁共振技術(shù)的快速發(fā)展，超高場強(qiáng)磁共振的成像序列多、軟組織分辨率高、成像速度快及圖像質(zhì)量好，在PCa早期篩查中呈現(xiàn)明顯優(yōu)勢。國內(nèi)外學(xué)者一致認(rèn)為因前列腺腫瘤病變的磁共振信號變化具有特征性，可提高診斷的準(zhǔn)確性，有助于減少臨床實踐中的過度檢測和過度治療［3-4］。

目前常用于前列腺篩查的磁共振技術(shù)主要包括高分辨小FOV的T2WI FS序列、T1WI序列、DWI序列和DCE-MRI等。

1 高分辨小FOV的T2WI FS序列

高分辨小FOV的T2WI FS序列，較常規(guī)T2WI序列剔除了脂肪組織的影響，可以提高前列腺的組織分辨率，更利于觀察前列腺的中央帶（central zone，CZ）、結(jié)合帶（transition zone，TZ）、外周帶（peripheral zone，PZ）及病灶、轉(zhuǎn)移情況。一項關(guān)于PZ癌的多參數(shù)MR成像研究認(rèn)為，當(dāng)患者配合度較差或外部因素影響彌散成像（diffusion weighted imaging，DWI）或磁共振動態(tài)增強(qiáng)成像（dynamic contrast-enhanced magnetic resonance imaging，DCEMRI）質(zhì)量時［5］，T2WI FS可以結(jié)合其他序列，對可疑病灶進(jìn)一步對照比較。Christophe等［6］對PCa患者術(shù)前及術(shù)后病理對照MR多參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)， T2WI FS的影像學(xué)特征是預(yù)測前列腺外侵犯的最重要的標(biāo)準(zhǔn)，而前列腺外侵犯的診斷對于患者實現(xiàn)最佳手術(shù)策略、安全保存神經(jīng)血管束以及進(jìn)行劑量與強(qiáng)度調(diào)整放療至關(guān)重要。

2 T1WI序列

T1WI序列可有效識別前列腺內(nèi)出血灶對其他序列的影響，使DWI及DCE-MRI感興趣區(qū)的測量數(shù)值更加準(zhǔn)確。Panda等［7］結(jié)合T2WI、T1WI及表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient， ADC）值研究TZ癌發(fā)現(xiàn)，T1WI提高了TZ癌和正常TZ組織的鑒別能力。另有研究將T1WI圖像與DWI和T2WI圖像配準(zhǔn)，然后用完整的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對前列腺完整腺體邊界分割優(yōu)于之前單純基于T2WI的分割方案，可以獲得更好的診斷效能［8］。

3 DWI序列

DWI序列用于活體中評價分子擴(kuò)散運(yùn)動的最佳無創(chuàng)性檢查方法，主要采用平面回波成像技術(shù)施加擴(kuò)散敏感梯度場；其中衡量擴(kuò)散敏感梯度的參數(shù)用b值表示，與施加的擴(kuò)散敏感梯度的大小和持續(xù)時間有關(guān)，理論上b值越高，診斷效能越高，但超高b值帶來的圖像信噪比減低，圖像失真較重，不利于前列腺病灶的對比觀察［9］，故選擇合理的b值可提高前列腺病灶的檢出率，并縮短掃描時間。除了DWI圖像直觀的信號改變，經(jīng)后處理獲得的ADC圖，可直接消除T2穿透效應(yīng)［10］，獲得病變真實的彌散信息。曲源等［11］研究多b值在診斷前列腺病變中的價值認(rèn)為，前列腺病變DWI序列有明顯的信號改變，不同b值的DWI圖像所測得的ADC值有助于正常組織、良性前列腺增生癥（benign prostatic hyperplasia， BPH）和PCa的鑒別診斷。多個研究證實，前列腺良、惡性病變ADC值的差異有統(tǒng)計學(xué)意義，定量的ADC值作為檢測指標(biāo)可提升PCa的檢出率［12］。黃松等［13］探討ADC值對于PCa診斷及惡性程度Gleason評分的相關(guān)性也發(fā)現(xiàn)，DWI聯(lián)合ADC值不僅對PCa的診斷價值較好，且ADC值與惡性程度Gleason評分呈負(fù)相關(guān)。扶昭等［14］對PCa轉(zhuǎn)移及非轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)研究發(fā)現(xiàn)， ADC值對周圍淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的診斷有鑒別作用。雖然不同設(shè)備廠家的磁共振存在差異，但ADC值改變始終被證明與腫瘤分級、腫瘤侵襲性和病理分期呈明顯相關(guān)性，是PCa研究的充分證據(jù)指標(biāo)［15］。有研究證實，即使在不同MR硬件和成像環(huán)境中，經(jīng)過定量成像生物標(biāo)志物聯(lián)盟評估， ADC值表現(xiàn)出其結(jié)果的穩(wěn)定性，有良好的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性［16］。

DWI技術(shù)作為多參數(shù)MRI檢查和PCa評估的重要組成部分、PI-RADS評分中的決定序列，近年來研發(fā)了各種模型來定量地將DWI信號與前列腺組織的微觀結(jié)構(gòu)特征聯(lián)系起來，目前臨床應(yīng)用的DWI模型有單指數(shù)ADC模型、雙指數(shù)模型（biexponential mode，BE）、體素內(nèi)非相干運(yùn)動（intravoxel incoherent motion，IVIM）、擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）和擴(kuò)散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）［17］。單指數(shù) ADC 模型數(shù)值量化的是組織內(nèi)水分子彌散及毛細(xì)血管灌注的綜合效益，信號強(qiáng)度隨著擴(kuò)散權(quán)重的增加而呈指數(shù)式衰減［9］，操作簡單。BE、IVIM模型則通過參數(shù)進(jìn)一步量化區(qū)分組織內(nèi)水分子擴(kuò)散及微循環(huán)血流灌注擴(kuò)散情況，獲取純水分子擴(kuò)散系數(shù)，對PCa診斷具有重要價值［18］。DTI是單指數(shù)ADC模型的推廣，可以獲取有序組織中的各向異性擴(kuò)散系數(shù)（fractional anisotropy， FA），描述分子擴(kuò)散的方向依賴性，更好地反映組織纖維變化情況［17，19］；Gholizadeh 等［20］對PCa周圍浸潤的DTI研究發(fā)現(xiàn)纖維束密度的增加有統(tǒng)計學(xué)意義，且與PCa活檢結(jié)果纖維密度的增加一致，并與癌癥侵襲性相關(guān)。DKI模型是為了量化在高b值時（≥ 1 000 s/mm2）與指數(shù)信號衰減的偏差，評估擴(kuò)散位移概率分布的峰度，常采用無因次數(shù)K值及峰度修正后的擴(kuò)散系數(shù)Dk評估［17］；Brancato等［21］認(rèn)為， K與Gleason得分呈顯著正相關(guān)，Dk與Gleason得分呈顯著負(fù)相關(guān)，PCa中K值顯著降低，這可能與中高級別病變前列腺結(jié)構(gòu)樣腺泡的逐漸破壞以及細(xì)胞和間質(zhì)密度越來越高有關(guān)，中高級別病變的k值顯著升高，表明水?dāng)U散減少，可能與顯微結(jié)構(gòu)復(fù)雜性增加有關(guān)。盡管DWI相關(guān)模型眾多，但不同的模型在前列腺病變的診斷中提供了相似的診斷效能，目前研究認(rèn)為，沒有任何非高斯和雙指數(shù)擬合模型具有明顯優(yōu)于單指數(shù)ADC模型的診斷能力，在臨床中使用簡單的單指數(shù)ADC和直方圖分析可能更適合于評估PCa腫瘤的侵襲性［22-23］。DWI技術(shù)用極少的時間成本換取了重要診斷信息，在最新的PI-RADSv2.1更新中認(rèn)為，因DWI圖像獲得的ADC值在PCa診斷中的重要性，使得它成為磁共振前列腺篩查技術(shù)中的重要成員［24］。

4 DCE-MRI

DCE-MRI作為一種功能性成像技術(shù)，可獲得對比劑在血液中的分布及其在血管內(nèi)和血管外運(yùn)動的動態(tài)信息，反映腫瘤微循環(huán)和灌注等定量的血流動力學(xué)參數(shù)，可以明確區(qū)分PCa與良性前列腺病灶，提高腫瘤的檢出率［25-26］。其原理與腫瘤內(nèi)部新生血管形成有關(guān)，癌性病灶的特征性改變?yōu)檠苊芏群凸鼙谕ㄍ感栽黾?，血管密度高的腫瘤對比正常組織會造成早期大量的造影劑內(nèi)流，從而使其迅速達(dá)到強(qiáng)化峰值，管壁通透性增加使造影劑快速流出［27］。這一過程用時間強(qiáng)度曲線（time intensity curve，TIC）來描述，前列腺增生病灶動態(tài)增強(qiáng)表現(xiàn)為流入型或平臺型強(qiáng)化曲線，而PCa病灶動態(tài)增強(qiáng)早期病灶迅速強(qiáng)化之后其強(qiáng)化程度迅速下降，呈現(xiàn)流出型曲線［28］，需要鑒別的是不同病灶的TIC曲線存在重疊現(xiàn)象，血供豐富的增生結(jié)節(jié)也可產(chǎn)生類PCa的強(qiáng)化曲線［29］。DCE-MRI可進(jìn)一步定量分析，參數(shù)包括血管滲透性參數(shù)容量轉(zhuǎn)移常數(shù)（transfer constant，Ktrans）、速率常數(shù)（rate constantrate，Kep）、血管外細(xì)胞外間隙容積比（the volume of the extravascular extracellular space，Ve）。Ktrans可以評估對比劑從血漿經(jīng)血管壁擴(kuò)散到間隙，代表血管通透性；Ve和Kep則評估對比劑從血管外間隙擴(kuò)散回血漿內(nèi)的參數(shù)，Ktrans和Kep被認(rèn)為與腫瘤內(nèi)的微血管密度有關(guān)，而Ve則與腫瘤內(nèi)的細(xì)胞密度有關(guān)，因此Ktrans、Kep和Ve可以反映腫瘤的組織病理學(xué)特征［27］。Zhu等［30］研究認(rèn)為， DCE-MRI定量參數(shù) Ktrans、kep 及ADC值為PCa與BPH的鑒別診斷提供了有效的參考，為PCa的侵襲性分級提供了更精確、可靠的定量參數(shù)。而Meyer等［27］試圖將PCa的DCE-MRI參數(shù)與Gleason評分相關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)Ktrans的相關(guān)性最高，但DCE-MRI不能用于預(yù)測PCa中的Gleason評分，因此不能區(qū)分臨床顯著性腫瘤和非顯著性腫瘤。雖然DCE-MRI經(jīng)過定性、半定量及定量的處理方式可提供多種參數(shù)評估前列腺病灶，但研究發(fā)現(xiàn)，半定量和定量參數(shù)沒有提供額外的改進(jìn)，并沒有提高PCa的檢出率，不能區(qū)分臨床顯著與非顯著PCa，僅對穿刺活檢前癌結(jié)節(jié)的評級產(chǎn)生影響［31］。

臨床實踐中DCE-MRI成像比其他序列更耗時，并且使用的造影劑存在固有成本和可能發(fā)生的副作用［27］。DCE-MRI圖像質(zhì)量對外部因素依賴較大，如技術(shù)人員注射對比劑速度不同、患者間基礎(chǔ)血流速度不同、各廠家提供的后處理軟件有區(qū)別等，均會影響其圖像質(zhì)量與后處理，進(jìn)而影響前列腺病灶的診斷效能［32］。由此DCE-MRI在整個磁共振前列腺篩查中帶來了最高的成本和最大的不良事件的風(fēng)險。因此在前列腺篩查中不建議使用DCE-MRI。

目前在臨床工作中多采用磁共振多參數(shù)聯(lián)合成像，可以從不同方向、不同角度提供診斷信息，優(yōu)劣互補(bǔ)［33］，提供準(zhǔn)確可靠的診斷結(jié)果及解剖學(xué)觀察，從而最大限度提高前列腺病變的診斷效能［34］。但Mp-MRI中存在掃描序列過多、檢查時間長、固有成本高等不利因素，限制了其在前列腺快速篩查中的廣泛應(yīng)用。Bass等［35］進(jìn)行了一項系統(tǒng)回顧和薈萃分析發(fā)現(xiàn)，眾多雙參數(shù)MRI研究，僅使用T2WI和DWI已被認(rèn)可為是一種可行的替代方法，可獲得較高特異性和診斷符合率。Wallstr?m等［36］也認(rèn)為，雙參數(shù)MRI在低風(fēng)險情況下是一個合理的選擇，使更多PSA篩查人群可以按更低的成本進(jìn)行MRI檢查，不僅避免靜脈通路的侵入性，在癌癥檢測方面并不遜色于多參數(shù)MRI，且假陽性更少。因PCa的發(fā)生與其體積、信號變化具有較強(qiáng)相關(guān)性，而DCE、DWI序列均可敏感地觀察到這種變化［37］；與DCE-MRI相比，T2WI聯(lián)合DWI無需注射對比劑，避免了因造影劑毒性作用出現(xiàn)的過敏等不良反應(yīng)，更多的研究證實DWI模型參數(shù)診斷效能高于DCE-MRI各定量參數(shù)［32］，剔除DCE也未使局部病灶分期準(zhǔn)確性降低［38］，提示DCE-MRI在前列腺篩查中的價值較為局限。

綜上所述，高分辨小FOV的T2WI FS、T1WI、DWI序列能提供基礎(chǔ)的解剖學(xué)觀察、病灶信號改變、擴(kuò)散情況，在成像速度、診斷效能等方面具有明顯優(yōu)勢，而且通過ADC值的測量，可以快速有效地進(jìn)行前列腺癌的篩查。未來隨著磁共振技術(shù)的不斷完善，前列腺癌的早診早治將變成現(xiàn)實。

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